EP3864724A1 - Steckverbinder - Google Patents

Steckverbinder

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EP3864724A1
EP3864724A1 EP19797164.1A EP19797164A EP3864724A1 EP 3864724 A1 EP3864724 A1 EP 3864724A1 EP 19797164 A EP19797164 A EP 19797164A EP 3864724 A1 EP3864724 A1 EP 3864724A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sealing ring
light
light guide
guide arm
connector
Prior art date
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Granted
Application number
EP19797164.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3864724B1 (de
EP3864724B8 (de
Inventor
Manuel KLEINHEIDER
Thomas Heimann
Gert Havermann
Stephan Schreier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harting Electric Stiftung and Co KG
Original Assignee
Harting Electric GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harting Electric GmbH and Co KG filed Critical Harting Electric GmbH and Co KG
Publication of EP3864724A1 publication Critical patent/EP3864724A1/de
Publication of EP3864724B1 publication Critical patent/EP3864724B1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3864724B8 publication Critical patent/EP3864724B8/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5202—Sealing means between parts of housing or between housing part and a wall, e.g. sealing rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/717—Structural association with built-in electrical component with built-in light source
    • H01R13/7172—Conduits for light transmission
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/717—Structural association with built-in electrical component with built-in light source
    • H01R13/7175—Light emitting diodes (LEDs)
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5216—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases characterised by the sealing material, e.g. gels or resins

Definitions

  • the invention relates to a connector according to the preamble of independent claim 1.
  • a connector comprises several electrical ones
  • a generic connector includes electrical
  • Contact elements also an elastic sealing body to provide a sufficient seal to a housing wall on which the connector is to be mounted.
  • status indicators are often integrated directly into the connectors.
  • RJ45 plugs such as those used for network cables, light signals can indicate the status of a network connection, for example with regard to one
  • DE 20 2016 104 369 U1 and DE 20 2016 008 383 U1 each have a connector with a seal between two housing parts. A status display is not described in these documents.
  • DE 20 2017 100 608 U1 describes a connector with a status display. For this purpose, LEDs with appropriate electronics are accommodated in the connector housing. Task
  • the elastic sealing body comprises a transparent sealing ring which is connected to at least one light guide arm which extends from the
  • Sealing ring extends away.
  • the sealing ring can be used not only for sealing but also for emitting light at the same time.
  • the transparency should be in the visible wavelength range or at least a sub-range thereof.
  • the at least one light guide arm enables light to be directed from a light source to the sealing ring.
  • Plug connector is to be arranged. In addition to the connector, no additional components are required to transmit and emit light from a light source.
  • a single opening for the connector is therefore sufficient and no additional opening is required for an illuminated display.
  • the light guide arm can extend away from the sealing ring in an axial direction.
  • the light guide arm thus leads from the sealing ring into the housing, that is to say away from the plug end on which the electrical contact elements are located.
  • the axial direction indicates the longitudinal direction of the connector; the sealing ring runs in a ring around this axis.
  • the longitudinal axis of the light guide arm can also be another
  • the light guide arm can be spiral or comprise a spiral section.
  • the light guide arm can also extend inwards in the radial direction from the sealing ring.
  • a light guide arm can also have one or more kinks or curvatures. It is also possible for two or more light guide arms to have different shapes.
  • the sealing ring and the at least one light guide arm are formed in one piece, for example by injection molding, with which both consist of the same transparent and elastic material.
  • a one-piece design can thus be advantageous Even under pressure, if the seal is pressed against a housing wall, a seamless connection between the light guide arm and the sealing ring is guaranteed.
  • the plug connector can comprise a screw nut. This can be screwed onto an external thread of an outer wall of the connector and be adjustable relative to the sealing ring in order to build up a pressure between the sealing ring and the housing wall.
  • sealing ring and the at least one light guide arm are not formed in one piece, they can consist of the same material. This eliminates light loss due to reflections that occur
  • the at least one light guide arm can also be connected to the via a respective sprue
  • outer are used to identify the different sides of the sealing ring
  • the outer circumferential surface here characterizes the circumferential surface which runs around the longitudinal axis of the connector. Opposite the outer surface, i.e. inwards, the inside delimits the sealing ring.
  • the connector shows the face of the sealing ring.
  • the end face can be flat or have another shape, for example wavy or rounded.
  • the sealing ring comprises the sealing surface, which is preferably flat to provide a seal to, in particular, a housing wall.
  • the at least one light guide arm is connected to the sealing ring on the inside of the sealing ring. Light is thus directed from the light guide arm on the inside into the sealing ring. Deformations on the inside are relatively small due to the sealing pressure, which can be advantageous for the desired light conduction.
  • Each light guide arm can comprise a deflection surface, on which light running within the light guide arm is reflected in the direction of the sealing ring.
  • the deflecting surface can be located at the height of the sealing ring in the axial direction and can be at an angle of 45 °, or more generally 35 ° to 55 °, to the axial direction.
  • a light guide arm and its deflecting surface can thus be arranged in a central region, seen in the radial direction, within the sealing ring.
  • the deflection surface can be at an angle to the light guide arm, so that light is reflected by total internal reflection on the deflection surface. As a result, there are no further components for light conduction and
  • each light guide arm can also have two successive deflection surfaces. Light is reflected twice in succession and thus deflected by a total of approx. 45 °.
  • a deflection can also be done by mirroring the deflection surface.
  • a reflective layer of silver for example, be evaporated onto the surface.
  • An outer lateral surface and / or an end face of the ring can be roughened to diffuse light.
  • the light guide arm must be smooth in order to avoid coupling out light on these surfaces.
  • the terms “roughened” and “smooth” can be understood such that the roughened surfaces have a higher roughness than the smooth surfaces.
  • the surface of the light guide arm should be the same
  • Light entry area and its side surfaces include that in
  • the term “light guide arm” can be understood as an elongated shape, the main directional component of which can run in the axial direction of the connector. One end of the light guide arm, which faces away from the sealing ring, can represent the light entry side.
  • a cross section of the at least one light guide arm towards the sealing ring can increase.
  • the light deflecting surface can alternatively or additionally be curved so that reflected light is fanned out. So that the light propagation in the sealing ring is as uniform as possible, the sealing ring can also be distributed in the radial direction at each connection area to a light guide arm.
  • scattering centers can also be formed in the sealing ring, for example gas bubbles or
  • the sealing ring can protrude radially further outwards than the other components of the connector, which, when installed, lie outside the housing.
  • the face of the sealing ring is therefore not completely covered.
  • light radiation on the end face is at least not completely blocked by other components of the connector.
  • Sealing ring can be larger than a radius of other components of the connector, which are between the sealing ring and a
  • the sealing ring accordingly has a larger diameter.
  • a contact area of the sealing ring is consequently smaller than the area of the end face (or smaller than the area of the sealing side) of the sealing ring.
  • light guide arms can also be connected to the sealing ring. These can run parallel to each other. Light from a respective light source can be guided via each light guide arm.
  • the light guide arms can be evenly distributed in the circumferential direction, for example two light guide arms located opposite one another, or three light guide arms arranged at 120 ° intervals. If light sources that emit in the same spectral ranges are used, a more uniform light emission can be achieved over the circumference of the sealing ring. In the case of light sources that emit in different spectral ranges, the sealing ring can emit light in different colors via the different light guide arms. This allows
  • the invention also includes an electronic device with a housing which has at least one opening in which a connector according to the invention is arranged.
  • the sealing ring seals the connector to the housing wall in which the opening is formed.
  • the opening is closed liquid-tight, for example in accordance with IP67.
  • At least one light source is present in the housing and is arranged such that light emitted by the light source is coupled into the at least one light guide arm of the connector via a light entry side.
  • Illuminated display of the electronic device light can thus be guided out of the housing via the light-guiding arm, which runs through the opening, where it is emitted through the sealing ring, which bears against an outer side of the housing.
  • the at least one light source can be in the housing on a
  • Lichtleitarms can be arranged next to the at least one light source.
  • the elastic material of the light guide arm can be pressed in direct contact against the light source.
  • a distance from the light entry side to the associated light source can also be provided.
  • the light entry side can also be concave, that is curved inwards, so that incident light is coupled in as completely as possible.
  • the light from the multiple light sources can be directed across multiple light guide arms.
  • light from the multiple light sources can also be conducted to the sealing ring via the same light guide arm.
  • an area of the light entry side can be sufficiently large that it is adjacent to several light sources on the circuit board.
  • the connector may include a cylindrical portion that is installed within the housing.
  • the cylindrical Section can for example consist of metal and have an axial groove for receiving the respective light guide arm for each light guide arm.
  • the electronic device can comprise an electronic control unit which is set up to switch on the at least one light source whenever a data transfer is carried out via the associated one
  • a status display can thus be formed without the need for separate housing openings.
  • the electronic control unit can be set up to display different states by activating the different light sources.
  • the connector of the invention can also be integrated as an interface with a display, for example in a switch.
  • the invention can be used flexibly for various applications, for example also as a wall bushing.
  • the size and geometry can be arbitrary.
  • the sealing ring can have a circular ring cross section. With other connector types, the sealing ring can also be a different one
  • the connector can be used as a male connector or
  • the electrical contact elements can be contact pins or contact openings.
  • the invention also relates to a sealing body.
  • This comprises an elastic, transparent sealing ring which is connected to at least one light guide arm which extends away from the sealing ring.
  • Advantageous configurations of the sealing body correspond to the variants described for the sealing body of the connector were.
  • the sealing body according to the invention can be used for the connector described here, or also for other electrical or electronic components that seal on one
  • Housing opening should be attached. These can be switches, buttons, input devices, cable outlets, sensors, displays or transmitters, for example.
  • Fig. 1 is a perspective view of a connector in one
  • Fig. 2 is a perspective view of a sealing body of the
  • Fig. 3 is a perspective view of the connector of Fig. 1 in
  • FIG. 1 shows the connector 1 in an installed state in an opening in a housing wall 12 of an electronic device 10.
  • FIG. 3 shows the connector 1 in a non-installed state, a housing flange of the connector 1 being visible while electrical contacts of the connector 1 are concealed are.
  • the connector 1 includes on its
  • Plug end several electrical contacts 2 and is shown in the Example designed as a circular connector, but other shapes are also possible.
  • the plug connector 1 comprises a sealing body 4.
  • the sealing body 4 is shown in more detail in FIG. 2 and comprises a sealing ring 5 and at least one light guide arm 8, in the example shown there are several light guide arms 8.
  • the sealing body 4 comprises or consists of an elastic material, for example a thermoplastic elastomer. As a result, the sealing ring 5 can be pressed sealingly against the housing wall.
  • the sealing body 4 consists of a transparent material and has light guide arms 8, which light from a
  • the electronic device 10 can comprise at least one light source 15, for example a laser or an LED, which is arranged on a printed circuit board 14 in the housing 12.
  • Each light guide arm 8 of the sealing body 4 extends in the axial direction into the housing and ends next to one of the light sources 15.
  • One side of the light guide arm 8 adjacent to the light source 15 is in the present case as
  • Luminous signal are output without the need for electrical elements in the connector. Rather, they can
  • Light source 15 and an associated electronic control unit can be arranged on the circuit board 14 in the housing of the electronic device.
  • one or more light sources can also be arranged within the plug connector, wherein emitted light is guided to the sealing ring 5 via the at least one light guide arm 8.
  • each light guide arm 8 has a deflection surface 9 which is at an angle to the axial direction. At the deflection surface 9, light is reflected within the respective light guide arm 8 and thus into the
  • a light guide arm 8 can also be chosen modified from the shape shown.
  • a light guide arm 8 can also be bent or angled in several parts or be at an angle to the axial direction of the connector.
  • the sealing body 5 shown in FIG. 2 can also be used for components other than the connector of FIGS. 1 and 3.
  • an end face 6 and a lateral surface 7 of the sealing ring 5 can be roughened. Because a decoupling and the
  • End face 6 and the lateral surface 7 may be formed.
  • FIG. 1 has a fastening component 3A, which is located on the end face of the
  • Sealing ring 5 is arranged and the attachment to the
  • Housing wall 12 is used, a smaller diameter or a smaller cross-sectional area than the sealing ring 5.
  • the sealing ring 5 can be pressed in a sealing manner against the housing wall 12.
  • the plug connector of the invention offers a good seal to a housing wall
  • Illuminated display without additional optical openings in the housing wall being required for the illuminated display.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit mehreren elektrischen Kontaktelementen (2) und einem elastischen Dichtungskörper (5). Der elastische Dichtungskörper (5) umfasst einen transparenten Dichtungsring (4), der mit mindestens einem Lichtleitarm (8) verbunden ist, welcher sich vom Dichtungsring (4) weg erstreckt.

Description

Steckverbinder
Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einem Steckverbinder nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Allgemein umfasst ein Steckverbinder mehrere elektrische
Kontaktelemente und wird als Anschlussstück an Kabeln oder direkt an Gehäusen als Einbaustecker oder Buchse verwendet. Hierbei sind
Schutzklassen hinsichtlich der Dichtung gegenüber Staub, Spritzwasser oder Immersion einzuhalten.
Ein gattungsgemäßer Steckverbinder umfasst außer elektrischen
Kontaktelementen auch einen elastischen Dichtungskörper, um eine hinreichende Dichtung zu einer Gehäusewand bereitzustellen, an welcher der Steckverbinder zu montieren ist.
Es ist allgemein wünschenswert, eine Leuchtanzeige bereitzustellen, welche den Zustand einer elektrischen Schnittstelle angibt, für welche der Steckverbinder verwendet wird.
Bei Geräten mit geringer Schutzart, z.B. IP20, sind häufig Statusanzeigen direkt in den Steckverbindern integriert. Bei RJ45-Steckern, wie sie für Netzwerkkabel eingesetzt werden, können Leuchtsignale den Status einer Netzwerkverbindung anzeigen, beispielsweise bezüglich eines
Verbindungsaufbaus oder eines Datentransfers über den Steckverbinder. Geräte höherer Schutzart, beispielsweise IP67, nutzen hingegen zur Statusanzeige separate LEDs, die unabhängig vom Steckverbinder in jeweiligen Öffnungen am Gehäuse angeordnet sind. Die Öffnungen können eine eigene Dichtung umfassen, auch können sie beispielsweise transparent beklebt oder mit einer eingeschraubten Linse versehen sein. Für höhere Schutzklassen muss daher herkömmlicherweise ein wesentlicher Mehraufwand in Kauf genommen werden, um eine
Statusanzeige bereitzustellen.
Stand der Technik
Die DE 10 2012 202 225 B4 zeigt einen Steckverbinder mit
Kontaktelementen und elastischen Dichtungen an einem kabelseitigen Ende und einem Steckerende des Steckverbinders. Aus der
DE 20 2016 104 369 U1 und der DE 20 2016 008 383 U1 ist jeweils ein Steckverbinder mit einer Dichtung zwischen zwei Gehäuseteilen bekannt. Eine Statusanzeige wird in diesen Dokumenten nicht beschrieben. Die DE 20 2017 100 608 U1 beschreibt einen Steckverbinder mit einer Statusanzeige. Hierzu sind LEDs mit entsprechender Elektronik in dem Gehäuse des Steckverbinders aufgenommen. Aufgabenstellung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Steckverbinder bereitzustellen, der eine Leuchtanzeige bei möglichst guter Dichtung und einfachem Aufbau bietet. Zudem soll ein entsprechender Dichtungskörper angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch den Steckverbinder mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und den Dichtungskörper mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.
Erfindungsgemäß umfasst bei dem Steckverbinder der oben genannten Art der elastische Dichtungskörper einen transparenten Dichtungsring, der mit mindestens einem Lichtleitarm verbunden ist, welcher sich vom
Dichtungsring weg erstreckt. Indem ein Dichtungsring aus transparentem Material verwendet wird, kann der Dichtungsring nicht nur zur Dichtung, sondern gleichzeitig auch zum Ausgeben von Licht verwendet werden. Die Transparenz soll dabei im sichtbaren Wellenlängenbereich oder zumindest einem Teilbereich hiervon vorliegen. Der mindestens eine Lichtleitarm ermöglicht, dass Licht von einer Lichtquelle zum Dichtungsring geleitet wird. Dabei kann die
Lichtquelle insbesondere in einem Gehäuse, an welchem der
Steckverbinder anzubringen ist, angeordnet sein. Hiermit sind neben dem Steckverbinder keine zusätzlichen Komponenten erforderlich, um Licht von einer Lichtquelle weiterzuleiten und abzustrahlen.
Somit genügt eine einzige Gehäuseöffnung für den Steckverbinder und es ist keine zusätzliche Öffnung für eine Leuchtanzeige nötig.
Der Lichtleitarm kann sich in einer axialen Richtung vom Dichtungsring weg erstrecken. Somit führt der Lichtleitarm vom Dichtungsring in das Gehäuse hinein, das heißt weg vom Steckerende, an dem sich die elektrischen Kontaktelemente befinden. Die axiale Richtung kennzeichnet die Längsrichtung des Steckverbinders; der Dichtungsring verläuft ringförmig um diese Achse. Außer einer axialen Richtungskomponente kann die Längsachse des Lichtleitarms auch eine andere
Richtungskomponente umfassen. Beispielsweise kann der Lichtleitarm spiralförmig sein oder einen spiralförmigen Abschnitt umfassen. Alternativ kann sich der Lichtleitarm auch in radialer Richtung vom Dichtungsring nach innen erstrecken. Zudem kann ein Lichtleitarm auch einen oder mehrere Knicke oder Krümmungen aufweisen. Es ist weiterhin möglich, dass zwei oder mehr Lichtleitarme unterschiedliche Formen haben.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind der Dichtungsring und der mindestens eine Lichtleitarm einstückig gebildet, beispielsweise durch Spritzguss, womit beide aus demselben transparenten und elastischen Material bestehen. Eine einstückige Gestaltung kann vorteilhaft sein, damit auch unter Druck, wenn die Dichtung gegen eine Gehäusewand gepresst wird, eine lückenlose Verbindung zwischen dem Lichtleitarm und dem Dichtungsring gewährleistet ist.
Um den Dichtungsring gegen eine Gehäusewand zu pressen, kann der Steckverbinder eine Schraubenmutter umfassen. Diese kann an einem Außengewinde eine Hüllwand des Steckverbinders aufgeschraubt und relativ zum Dichtungsring verstellbar sein, um einen Druck zwischen dem Dichtungsring und der Gehäusewand aufzubauen.
Auch wenn der Dichtungsring und der mindestens eine Lichtleitarm nicht einstückig gebildet sein, können sie aus demselben Material bestehen. Hiermit werden Lichtverluste aufgrund von Reflexionen, die an
Grenzflächen zwischen Materialien unterschiedlicher Brechzahlen auftreten, vermieden oder zumindest reduziert. Der mindestens eine Lichtleitarm kann auch über eine jeweilige Angussstelle mit dem
Dichtungsring verbunden sein.
In der vorliegenden Beschreibung werden zur Kennzeichnung der verschiedenen Seiten des Dichtungsrings die Begriffe äußere
Mantelfläche, Innenseite, Stirnseite und Dichtungsfläche verwendet. Die äußere Mantelfläche kennzeichnet hierbei die Umfangsfläche, die um die Längsachse des Steckverbinders herum verläuft. Gegenüberliegend zur äußeren Mantelfläche, also nach innen, begrenzt die Innenseite den Dichtungsring. Zu einem Steckerende/Verbindungsende des
Steckverbinders hin zeigt die Stirnseite des Dichtungsrings. Die Stirnseite kann eben sein oder auch eine andere, beispielsweise wellige oder abgerundete Form haben. Gegenüberliegend zur Stirnseite umfasst der Dichtungsring die Dichtungsfläche, die zum Bereitstellen einer Dichtung zu insbesondere einer Gehäusewand vorzugsweise eben ist. Es kann bevorzugt sein, dass der mindestens eine Lichtleitarm mit dem Dichtungsring an der Innenseite des Dichtungsrings verbunden ist. Licht wird somit vom Lichtleitarm an der Innenseite in den Dichtungsring hinein geleitet. An der Innenseite sind Verformungen aufgrund der dichtenden Anpressung verhältnismäßig gering, was für die gewünschte Lichtleitung vorteilhaft sein kann.
Jeder Lichtleitarm kann eine Umlenkfläche umfassen, an welcher innerhalb des Lichtleitarms laufendes Licht in Richtung des Dichtungsrings reflektiert wird. Die Umlenkfläche kann sich in axialer Richtung auf der Höhe des Dichtungsrings befinden und kann in einem Winkel von 45°, oder allgemeiner 35° bis 55°, zur axialen Richtung stehen.
Ein Lichtleitarm sowie dessen Umlenkfläche können somit in radialer Richtung gesehen in einem mittigen Bereich innerhalb des Dichtungsrings angeordnet sein.
Die Umlenkfläche kann in einem Winkel zum Lichtleitarm stehen, so dass Licht durch totale interne Reflexion an der Umlenkfläche reflektiert wird. Hierdurch sind keine weiteren Komponenten zur Lichtleitung und
Umlenkung erforderlich. Welcher Winkel für totale interne Reflexion möglich ist, hängt von der Brechzahl des Materials des Lichtleitarms ab und von der Wellenlänge des Lichts, wobei vorliegend von Licht des sichtbaren Spektralbereichs ausgegangen werden soll. Für totale interne Reflexion muss ein Einfallswinkel relativ zu einer Flächennormalen genügend groß sein; um dies zu ermöglichen, kann jeder Lichtleitarm auch über zwei aufeinanderfolgende Umlenkflächen verfügen. Licht wird somit zweimal nacheinander reflektiert und dadurch insgesamt um ca. 45 ° umgelenkt.
Anstelle einer totalen internen Reflexion kann eine Umlenkung auch durch eine Verspiegelung der Umlenkfläche erfolgen. Hierbei kann eine spiegelnde Schicht aus beispielsweise Silber auf die Fläche gedampft sein.
Eine äußere Mantelfläche und/oder eine Stirnseite des Rings können zum diffusen Abstrahlen von Licht aufgerauht sein. Hingegen können eine Innenseite des Rings sowie die Oberfläche des mindestens einen
Lichtleitarms glatt sein, um an diesen Flächen eine Lichtauskopplung zu vermeiden. Die Begriffe„aufgerauht“ und„glatt“ können so verstanden werden, dass die aufgerauhten Flächen eine höhere Rauigkeit haben als die glatten Flächen. Die Oberfläche des Lichtleitarms soll dessen
Lichteintrittsfläche sowie seine Seitenflächen umfassen, die im
Wesentlichen senkrecht zu seiner Lichteintrittsfläche stehen können.
Der Begriff„Lichtleitarm“ kann als eine längliche Form verstanden werden, deren Hauptrichtungskomponente in axialer Richtung des Steckverbinders verlaufen kann. Ein Ende des Lichtleitarms, das vom Dichtungsring weg zeigt, kann die Lichteintrittsseite darstellen.
Insbesondere um eine gleichmäßigere Lichtverteilung im Dichtungsring zu erreichen, kann sich ein Querschnitt des mindestens einen Lichtleitarms zum Dichtungsring hin vergrößern. Zum selben Zweck kann auch alternativ oder zusätzlich die Lichtumlenkfläche gewölbt sein, so dass reflektiertes Licht aufgefächert wird. Damit die Lichtausbreitung im Dichtungsring möglichst gleichmäßig ist, kann der Dichtungsring auch an jedem Verbindungsbereich zu einem Lichtleitarm in Radialrichtung verbreitet ist.
Für eine gleichmäßigere Lichtausbreitung können auch Streuzentren im Dichtungsring gebildet sein, beispielsweise Gasblasen oder
Störeinschlüsse. Der Dichtungsring kann radial weiter nach außen ragen als die übrigen Komponenten des Steckverbinders, die im eingebauten Zustand außerhalb des Gehäuses liegen. Die Stirnseite des Dichtungsrings wird somit nicht vollständig bedeckt. Hierdurch wird eine Lichtabstrahlung an der Stirnseite zumindest nicht vollständig von übrigen Komponenten des Steckverbinders blockiert. In anderen Worten kann ein Radius des
Dichtungsrings größer sein als ein Radius von übrigen Komponenten des Steckverbinders, die sich zwischen dem Dichtungsring und einem
Steckerende des Steckverbinders befinden. Werden eine
Befestigungskomponente, insbesondere eine Schraube, Schraubenmutter oder Unterlegscheibe, und ein entsprechendes Gegenstück auf der Stirnseite des Dichtungsrings verwendet, um den Dichtungsring gegen die Gehäusewand zu pressen, so hat der Dichtungsring demgemäß einen größeren Durchmesser. Ein Anpressbereich des Dichtungsrings ist infolgedessen kleiner als die Fläche der Stirnseite (bzw. kleiner als die Fläche der Dichtungsseite) des Dichtungsrings.
Mit dem Dichtungsring können auch mehrere Lichtleitarme verbunden sein. Diese können parallel zueinander verlaufen. Über jeden Lichtleitarm kann Licht einer jeweiligen Lichtquelle geleitet werden. Die Lichtleitarme können in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sein, beispielsweise zwei einander gegenüberliegende Lichtleitarme, oder drei im Abstand von je 120° angeordnete Lichtleitarme. Werden Lichtquellen verwendet, die in gleichen Spektralbereichen abstrahlen, kann so eine über den Umfang des Dichtungsrings gleichmäßigere Lichtabtstrahlung erreicht werden. Im Fall von Lichtquellen, die in unterschiedlichen Spektralbereichen abstrahlen, kann der Dichtungsring über die verschiedenen Lichtleitarme Licht in unterschiedlichen Farben abstrahlen. Dadurch können
beispielsweise verschiedene Statuszustände angezeigt werden.
Die Erfindung umfasst auch ein elektronisches Gerät mit einem Gehäuse, welches zumindest eine Öffnung aufweist, in welcher ein erfindungsgemäßer Steckverbinder angeordnet ist. Der Dichtungsring stellt eine Dichtung des Steckverbinders zur Gehäusewand, in welcher die Öffnung gebildet ist, her. Somit wird die Öffnung beispielsweise gemäß IP67 flüssigkeitsdicht geschlossen. Im Gehäuse ist zumindest eine Lichtquelle vorhanden und so angeordnet, dass von der Lichtquelle abgestrahltes Licht über eine Lichteintrittsseite in den mindestens einen Lichtleitarm des Steckverbinders eingekoppelt wird. Für eine
Leuchtanzeige des elektronischen Geräts kann also Licht über den Lichtleitarm, der durch die Öffnung verläuft, aus dem Gehäuse heraus geleitet werden, wo es durch den Dichtungsring, der an einer Außenseite des Gehäuses anliegt, emittiert wird.
Die mindestens eine Lichtquelle kann sich im Gehäuse auf einer
Leiterplatte befinden. Die Lichteintrittsseite des mindestens einen
Lichtleitarms kann neben der mindestens einen Lichtquelle angeordnet sein. Prinzipiell kann das elastische Material des Lichtleitarms in direktem Kontakt gegen die Lichtquelle gedrückt sein. Um Selbstreflexionen zu vermeiden, kann aber auch ein Abstand der Lichteintrittsseite zur zugehörigen Lichtquelle vorgesehen sein. Die Lichteintrittsseite kann zudem konkav, das heißt nach innen gewölbt sein, damit auftreffendes Licht möglichst vollständig eingekoppelt wird.
Auf der Leiterplatte können mehrere Lichtquellen angeordnet sein, die sich in ihren ausgesandten Spektralbereichen unterscheiden. Wie zuvor beschrieben, kann das Licht der mehreren Lichtquellen über mehrere Lichtleitarme geleitet werden. Alternativ kann auch über denselben Lichtleitarm Licht der mehreren Lichtquellen zum Dichtungsring leitbar sein. Hierzu kann eine Fläche der Lichteintrittsseite genügend groß sein, dass sie benachbart zu mehreren Lichtquellen auf der Leiterplatte ist.
Der Steckverbinder kann einen zylindrischen Abschnitt umfassen, der im eingebauten Zustand innerhalb des Gehäuses ist. Der zylindrische Abschnitt kann beispielsweise aus Metall bestehen und pro Lichtleitarm eine axiale Rille zum Aufnehmen des jeweiligen Lichtleitarms haben.
Hierdurch kann ein Halt des Dichtungskörpers an übrigen Komponenten des Steckverbinders verbessert werden.
Das elektronische Gerät kann eine elektronische Steuereinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, die mindestens eine Lichtquelle immer dann einzuschalten, wenn ein Datentransfer über den zugehörigen
Steckverbinder erfolgt. So kann eine Statusanzeige gebildet werden, ohne dass separate Gehäuseöffnungen hierfür erforderlich wären. Im Fall mehrerer Lichtquellen, deren Licht über die Lichtleitarme leitbar ist, kann die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet sein, verschiedene Zustände durch Aktivieren der unterschiedlichen Lichtquellen anzuzeigen. Der Steckverbinder der Erfindung kann auch als Schnittstelle mit Anzeige in beispielsweise einem Switch integriert werden. Die Erfindung ist flexibel für verschiedene Anwendungen einsetzbar, beispielsweise auch als Wanddurchführung. Dabei können die Baugröße und Geometrie prinzipiell beliebig sein. Bei einer Ausführung als Rundsteckverbinder kann der Dichtungsring einen kreisförmigen Ringquerschnitt aufweisen. Bei anderen Steckerformen kann der Dichtungsring aber auch einen anderen
Querschnitt haben, beispielsweise eine abgerundete ringförmige
Rechteckform. Der Steckverbinder kann als männlicher Stecker bzw.
Einbaustecker oder als weibliche Kupplung oder Buchse gestaltet sein. Dementsprechend können die elektrische Kontaktelemente Kontaktstifte oder Kontaktöffnungen sein.
Die Erfindung betrifft auch einen Dichtungskörper. Dieser umfasst einen elastischen, transparenten Dichtungsring, welcher mit mindestens einem Lichtleitarm verbunden ist, der sich vom Dichtungsring weg erstreckt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Dichtungskörpers entsprechen den Varianten, die zum Dichtungskörper des Steckverbinders beschrieben wurden. Der erfindungsgemäße Dichtungskörper kann für den hier beschriebenen Steckverbinder eingesetzt werden, oder auch für andere elektrische oder elektronische Bauteile, die dichtend an einer
Gehäuseöffnung angebracht werden sollen. Dies können zum Beispiel Schalter, Tasten, Eingabegeräte, Kabelauslässe, Sensoren, Displays oder Sender sein.
Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Steckverbinders in einem
eingebauten Zustand;
Fig. 2 eine Perspektivansicht eines Dichtungskörpers des
Steckverbinders aus Fig. 1 und
Fig. 3 eine Perspektivansicht des Steckverbinders aus Fig. 1 in
einem nicht eingebauten Zustand.
Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Gleiche Elemente sind in der Regel mit übereinstimmenden
Bezugszeichen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel eines Steckverbinders 1 gemäß der Erfindung wird mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschrieben. Figur 1 zeigt den Steckverbinder 1 in einem eingebauten Zustand in einer Öffnung einer Gehäusewand 12 eines elektronischen Geräts 10. Flingegen zeigt Figur 3 den Steckverbinder 1 in einem nicht eingebauten Zustand, wobei ein Gehäuseflansch des Steckverbinders 1 sichtbar ist, während elektrische Kontakte des Steckverbinders 1 verdeckt sind. Wie in Figur 1 gezeigt, umfasst der Steckverbinder 1 an seinem
Steckerende mehrere elektrische Kontakte 2 und ist im dargestellten Beispiel als Rundsteckverbinder ausgeführt, wobei aber auch andere Formen möglich sind.
Um eine gewünschte Dichtung des Steckverbinders 1 zur
Gehäusewand 12 herzustellen, umfasst der Steckverbinder 1 einen Dichtungskörper 4. Der Dichtungsköper 4 ist in Fig. 2 genauer dargestellt und umfasst einen Dichtungsring 5 und mindestens einen Lichtleitarm 8, im dargestellten Beispiel sind mehrere Lichtleitarme 8 vorhanden. Der Dichtungskörper 4 umfasst oder besteht aus einem elastischen Material, beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer. Dadurch kann der Dichtungsring 5 dichtend gegen die Gehäusewand gedrückt werden.
Flierdurch kann eine Dichtung gemäß einer höheren Schutzklasse erreicht werden. Gleichzeitig soll eine optische Signalanzeige in einfacher Weise ermöglicht sein, ohne dass die Dichtungseigenschaften verschlechtert wären oder aufwändige Zusatzmaßnahmen erforderlich wären. Dies wird erreicht, indem der Dichtungskörper 4 aus einem transparenten Material besteht und über Lichtleitarme 8 verfügt, welche Licht von einer
Lichtquelle im Gehäuse zum Dichtungsring 5 leiten. Licht kann sodann über den Dichtungsring 5 abgestrahlt werden. Vorteilhafterweise sind hierfür keine zusätzlichen Gehäusefenster oder -bohrungen erforderlich. Mit Bezug auf Fig. 1 genügt vielmehr eine einzige Bohrung oder Öffnung in der Gehäusewand 12 für den Steckverbinder 1 , um sowohl eine elektrische Verbindung über die Kontaktelemente 2 als auch eine optische Anzeige über ein Leuchten des Dichtungskörpers 4 bereitzustellen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, kann das elektronische Gerät 10 mindestens eine Lichtquelle 15 umfassen, beispielsweise einen Laser oder eine LED, welche auf einer Leiterplatte 14 im Gehäuse 12 angeordnet ist. Jeder Lichtleitarm 8 des Dichtungskörpers 4 erstreckt sich in Axialrichtung in das Gehäuse hinein und endet neben einer der Lichtquellen 15. Eine Seite des Lichtleitarms 8 benachbart zur Lichtquelle 15 wird vorliegend als
Lichteintrittsseite bezeichnet. Durch die Lichtleitarme 8 kann ein Leuchtsignal ausgegeben werden, ohne dass elektrische Elemente hierzu im Steckverbinder zwingend erforderlich sind. Vielmehr können die
Lichtquelle 15 und eine hiermit verbundene elektronische Steuereinheit auf der Leiterplatte 14 im Gehäuse des elektronischen Geräts angeordnet sein. Alternativ können eine oder mehrere Lichtquellen aber auch innerhalb des Steckverbinders angeordnet sein, wobei ausgesandtes Licht über den mindestens einen Lichtleitarm 8 zum Dichtungsring 5 geleitet wird.
Fig. 2 gibt über die Pfeile 16 die Ausbreitungsrichtung von Licht an, welches von hier nicht dargestellten Lichtquellen über die
Lichteintrittsseiten der Lichtleitarme 8 eingekoppelt wird. Licht verläuft in den Lichtleitarmen 8 in Axialrichtung, das heißt in Richtung der Pfeile 17 in Längsrichtung des Steckverbinders. An einem der Lichteintrittsseite gegenüberliegenden Ende hat jeder Lichtleitarm 8 eine Umlenkfläche 9, welche schräg zur Axialrichtung steht. An der Umlenkfläche 9 wird Licht innerhalb des jeweiligen Lichtleitarms 8 reflektiert und so in den
Dichtungsring 5 eingekoppelt. Die Form eines Lichtleitarms 8 kann auch abgewandelt von der dargestellten Form gewählt sein. Insbesondere kann ein Lichtleitarm 8 auch gebogen oder mehrteilig gewinkelt sein oder in einem Winkel zur Axialrichtung des Steckverbinders stehen.
Der in Fig. 2 gezeigte Dichtungskörper 5 kann auch für andere Bauteile als den Steckverbinder der Figuren 1 und 3 eingesetzt werden.
Damit Licht leichter und möglichst gleichmäßig aus dem Dichtungsring 5 ausgekoppelt wird, können eine Stirnseite 6 und eine Mantelfläche 7 des Dichtungsrings 5 aufgerauht sein. Da eine Auskopplung und die
Abstrahlrichtung vom Auftreffwinkel des Lichts auf die Stirnseite 6 beziehungswiese auf die Mantelfläche 7 abhängen, führt eine rauhe Fläche zu einer gleichmäßigeren Abstrahlung. Weil an den übrigen
Flächen des Dichtungskörpers 4 möglichst keine Lichtauskopplung erfolgen soll, können hingegen die übrigen Flächen glatter als die
Stirnseite 6 und die Mantelfläche 7 gebildet sein.
Damit eine Lichtabstrahlung über die Stirnseite 6 erfolgen kann, soll diese nicht vollständig bedeckt sein. Wie in Fig. 1 gezeigt, hat zu diesem Zweck eine Befestigungskomponente 3A, welche an der Stirnseite des
Dichtungsrings 5 angeordnet ist und der Befestigung an der
Gehäusewand 12 dient, einen kleineren Durchmesser oder eine kleinere Querschnittsfläche als der Dichtungsring 5. Mit einem
Befestigungsgegenstück 3B, beispielsweise einer Schraubenmutter, kann so der Dichtungsring 5 dichtend an die Gehäusewand 12 gedrückt werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen bietet der Steckverbinder der Erfindung bei guter Dichtung zu einer Gehäusewand eine
Leuchtanzeige, ohne dass für die Leuchtanzeige zusätzliche optische Öffnungen in der Gehäusewand erforderlich wären.
Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden. Bezugszeichenliste
Steckverbinder
Elektrische Kontaktelemente A Befestigungskomponente
B Befestigungsgegenstück
Dichtungskörper
Dichtungsring
Stirnseite des Dichtungsrings
Mantelfläche des Dichtungsrings
Lichtleitarm
Umlenkfläche am Lichtleitarm
0 Elektronisches Gerät 2 Gehäusewand 4 Leiterplatte
5 Lichtquelle
6 Lichtausbreitungsrichtung von der Lichtquelle7 Lichtausbreitungsrichtung innerhalb der Lichtleitarme

Claims

Ansprüche
1. Steckverbinder mit mehreren elektrischen Kontaktelementen (2) und einem elastischen Dichtungskörper (5),
dadurch gekennzeichnet, dass
der elastische Dichtungskörper (5) einen transparenten
Dichtungsring (4) umfasst, der mit mindestens einem Lichtleitarm
(8) verbunden ist, welcher sich vom Dichtungsring (4) weg erstreckt.
2. Steckverbinder nach vorstehendem Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich der mindestens eine Lichtleitarm (8) in axialer Richtung vom Dichtungsring (4) weg erstreckt.
3. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Dichtungsring (4) und der mindestens eine Lichtleitarm (8) aus demselben Material bestehen und insbesondere einstückig gebildet sind.
4. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Lichtleitarm (8) mit dem Dichtungsring (4) an einer Innenseite des Dichtungsrings (4) verbunden ist.
5. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder Lichtleitarm (8) eine Umlenkfläche (9) umfasst, an welcher innerhalb des Lichtleitarms (8) laufendes Licht in Richtung des Dichtungsrings (4) reflektiert wird.
6. Steckverbinder nach vorstehendem Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
dass die Umlenkfläche (9) in einem Winkel zum Lichtleitarm (8) steht, dass Licht durch totale interne Reflexion an der
Umlenkfläche (9) reflektiert wird.
7. Steckverbinder nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umlenkfläche (9) verspiegelt ist.
8. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine äußere Mantelfläche (7) und/oder eine Stirnseite (6) des Dichtungsrings (4) aufgerauht ist zum diffusen Abstrahlen von Licht,
dass eine Innenseite des Dichtungsrings (4) sowie eine Oberfläche des mindestens einen Lichtleitarms (8) glatt ist zum Reduzieren einer Lichtauskopplung.
9. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Dichtungsring (4) an Verbindungsbereichen zu dem
mindestens einen Lichtleitarm (8) in Radialrichtung verbreitet ist, um eine gleichmäßigere Lichtausbreitung im Dichtungsring (4) bereitzustellen.
10. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich ein Querschnitt des mindestens einen Lichtleitarms (8) zum Dichtungsring (4) hin vergrößert, um eine gleichmäßigere
Lichtverteilung im Dichtungsring (4) zu erreichen.
1 1. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Radius des Dichtungsrings (4) größer ist als ein Radius von übrigen Komponenten des Steckverbinders, die sich zwischen dem Dichtungsring (4) und einem Steckerende des Steckverbinders befinden, um eine Lichtabstrahlung an einer Stirnseite (6) des Dichtungsrings (4) zumindest nicht vollständig zu blockieren.
12. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Einkoppeln von Licht mehrerer Lichtquellen mehrere
Lichtleitarme (8) mit dem Dichtungsring (4) verbunden sind.
13. Elektronisches Gerät mit einem Gehäuse, welches zumindest eine Öffnung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Öffnung ein Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche angeordnet ist,
im Gehäuse zumindest eine Lichtquelle vorhanden und so angeordnet ist, dass von der Lichtquelle abgestrahltes Licht über eine Lichteintrittsseite in den mindestens einen Lichtleitarm (8) des Steckverbinders eingekoppelt wird.
14. Elektronisches Gerät nach vorstehendem Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Gehäuse eine Leiterplatte (14) angeordnet ist, auf welcher sich die mindestens eine Lichtquelle (15) befindet, und
die Lichteintrittsseite des mindestens einen Lichtleitarms (8) neben der mindestens einen Lichtquelle (15) angeordnet und nach innen gewölbt ist.
15. Elektronisches Gerät nach vorstehendem Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf der Leiterplatte (14) mehrere Lichtquellen (15) angeordnet sind, die sich in ihren ausgesandten Spektralbereichen unterscheiden, und
dass über denselben Lichtleitarm (8) Licht der mehreren
Lichtquellen (15) zum Dichtungsring (4) leitbar ist.
16. Dichtungskörper für insbesondere einen Steckverbinder,
mit einem elastischen Dichtungsring (4),
dadurch gekennzeichnet, dass
der elastische Dichtungsring (4) transparent ist und mit mindestens einem Lichtleitarm (8) verbunden ist, welcher sich vom
Dichtungsring (4) weg erstreckt.
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